【正文】 輸出芯片作一個(gè)簡(jiǎn)單的電子鐘，要求四個(gè)數(shù)碼管顯示時(shí)鐘；其中 LED1顯示小時(shí)的十位， LED2顯示小時(shí)的個(gè)位， LED3顯示分鐘的十位， LED4顯示分鐘的個(gè)位。 ? 74LS164 是一個(gè)雙列直插式 8位串入 /并出移位寄存器 ，其引腳如下圖所示。 UART串行擴(kuò)展接口 ? 串行口工作方式 ? UART串行擴(kuò)展應(yīng)用實(shí)例 串行口工作方式 ? 串行口有四種工作方式，每一種工作方式都有自己的特點(diǎn)。另外，硬件的錯(cuò)誤檢定特性也增強(qiáng)了 CAN的抗電磁干擾能力。實(shí)際應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)數(shù)目受網(wǎng)絡(luò)硬件的電氣特性所限制。擴(kuò)展方便，使用USB Hub擴(kuò)展，可以連接 127個(gè) USB設(shè)備，連接的方式十分靈活。 串行擴(kuò)展的特點(diǎn) （ 6） USB串行擴(kuò)展接口 USB比較于其他傳統(tǒng)接口的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是即插即用的實(shí)現(xiàn)，即插即用（ PlugandPlay）也稱為熱插拔（ Hot Plugging）。主芯片對(duì)各個(gè)從芯片的尋找依據(jù)這 64位的不同來進(jìn)行。 （ 5） 1wire總線 1wire總線是利用一根線實(shí)現(xiàn)雙向通信，由一個(gè)總線主節(jié)點(diǎn)、一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn)組成系統(tǒng)，通過一根信號(hào)線對(duì)從芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取。所有從器件的時(shí)鐘線連接到同一根 SK線上，主器件向 SK線發(fā)送時(shí)鐘脈沖信號(hào)，從器件在時(shí)鐘信號(hào)的同步沿輸出 /輸入數(shù)據(jù)。即使在有總線擴(kuò)展能力的系統(tǒng)中采用 SPI設(shè)備也可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，省掉很多常規(guī)電路中的接口器件，從而提高了設(shè)計(jì)的可靠性。 I2C總線簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，易于實(shí)現(xiàn)模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化。它可以實(shí)現(xiàn) 8051單片機(jī)系統(tǒng)之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單機(jī)通信或多機(jī)通信，也可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展I/O口。與并行擴(kuò)展總線相比，串行擴(kuò)展總線有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，程序編寫方便，易于實(shí)現(xiàn)用戶系統(tǒng)軟硬件的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)。比如：發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、變速箱控制器、儀表裝備。 串行擴(kuò)展的種類 （ 7） CAN（ Controller Area Network）串行擴(kuò)展總線 CAN總線是德國(guó) Bosch公司最先提出的多主機(jī)局域網(wǎng)，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。 （ 5）單總線（ 1wire）串行擴(kuò)展總線 1wire總線是 Dallas公司研制開發(fā)的一種協(xié)議，用于便攜式儀表和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。其外圍設(shè)備種類繁多，從最簡(jiǎn)單的 TTL移位寄存器到復(fù)雜的 LCD顯示驅(qū)動(dòng)器、網(wǎng)絡(luò)控制器等，可謂應(yīng)有盡有。 （ 3） SPI(Serial Peripheral Interface) 串行擴(kuò)展接口 SPI總線是 Motorola公司提出的一種同步串行外設(shè)接口。 串行擴(kuò)展的種類 （ 2） I2C（ Inter Integrated Circuit）串行擴(kuò)展總線 I2C總線是 Philip公司推出的芯片間串行傳輸總線。 （ 1） UART串行擴(kuò)展接口 （ Universal Asynchronous Receiver/Transmitter） UART通用異步收發(fā)器，既能同步又能異步通信的硬件電路稱為 UART。 第 9章 串行擴(kuò)展技術(shù) ? 串行擴(kuò)展概述 ? UART串行擴(kuò)展接口 ? I2C串行擴(kuò)展總線 ? SPI串行擴(kuò)展接口 ?本章小結(jié) ?習(xí)題 串行擴(kuò)展概述 ? 串行擴(kuò)展的種類 ? 串行擴(kuò)展的特點(diǎn) 串行擴(kuò)展的種類 新一代單片機(jī)技術(shù)的顯著特點(diǎn)之一就是串行擴(kuò)展總線和接口的推出。 學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn) ? I2C總線的軟件模擬。 ? 掌握 I2C總線的原理。第 9章 串行擴(kuò)展技術(shù) 教學(xué)目的 ? 了解串行擴(kuò)展的分類和特點(diǎn)。 ? 了解 Microware、 1wire、 USB和 CAN總線。 ? 掌握 SPI總線的原理。 ? SPI總線的軟件模擬。常用的串行擴(kuò)展總線和接口有 I2C總線、 SPI總線、Microware總線、 1wire總線和 CAN總線等。 UART是用于控制計(jì)算機(jī)與串行設(shè)備的芯片，它提供了 RS－ 232C數(shù)據(jù)終端設(shè)備接口，這樣計(jì)算機(jī)就可以和調(diào)制解調(diào)器或其它使用 RS－ 232C接口的串行設(shè)備通信了。它用兩根線實(shí)現(xiàn)了完善的全雙工同步數(shù)據(jù)傳送，可以極為方便地構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)和外圍器件擴(kuò)展系統(tǒng)。允許 MCU與各種外圍設(shè)備以同步串行方式進(jìn)行通信。 串行擴(kuò)展的種類 （ 4） Microware串行擴(kuò)展接口 Microware總線是 NS公司提出的串行同步雙工通信接口，用于 8位 COP800系列單片機(jī)和 16位 HPC系列單片機(jī)。 （ 6） USB（ Universal Serial BUS）串行擴(kuò)展總線 USB總線是 Compaq、 Intel、 Microsoft、 NEC等公司聯(lián)合制定的一種計(jì)算機(jī)串行通信協(xié)議。最初， CAN被設(shè)計(jì)作為汽車環(huán)境中的微控制器通信，在車載各電子控制裝置 ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。 串行擴(kuò)展的特點(diǎn) 串行擴(kuò)展總線技術(shù)是新一代單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)。 常用串行擴(kuò)展總線和接口的特點(diǎn)簡(jiǎn)要說明如下： （ 1） UART串行擴(kuò)展接口 UART接口是二線制， 8051單片機(jī)的 UART既能作通用異步接收和發(fā)送器，又能作同步移位寄存器。 串行擴(kuò)展的特點(diǎn) （ 2） I2C總線 I2C總線是二線制，采用器件地址的硬件設(shè)置方法，通過軟件尋址完全避免了器件的片選線尋址方法，從而使硬件系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單靈活的擴(kuò)展方法。 （ 3） SPI串行擴(kuò)展接口 SPI總線是三線制，可直接與多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器件直接接口，在 SPI從設(shè)備較少而沒有總線擴(kuò)展能力的單片機(jī)系統(tǒng)中使用特別方便。 串行擴(kuò)展的特點(diǎn) （ 4） Microware串行擴(kuò)展接口 Microware總線是三線制，由一根數(shù)據(jù)輸出（ SO）線、一根數(shù)據(jù)輸入（ SI）線和一根時(shí)鐘（ SK）線組成。主器件的數(shù)據(jù)輸出線 SO和所有從器件的數(shù)據(jù)輸入線相接，從器件的數(shù)據(jù)輸出線都接到主器件的數(shù)據(jù)輸入線 SI上。每一個(gè)符合 1wire協(xié)議的從芯片都有一個(gè)唯一的地址，包括 8位分類碼、 48位的序列號(hào)和 8位 CRC代碼。單總線節(jié)省 I/O引腳資源、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、便于總線擴(kuò)展和維護(hù)。數(shù)據(jù)傳輸速度快， 12 Mb/s； 480 Mb/s。 （ 7） CAN總線 在由 CAN 總線構(gòu)成的單一網(wǎng)絡(luò)中，理論上可以掛接無數(shù)個(gè)節(jié)點(diǎn)。CAN 可提供高達(dá) 1Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，這使實(shí)時(shí)控制變得非常容易。當(dāng)信號(hào)傳輸距離達(dá)到 10km時(shí)， CAN 仍可提供高達(dá) 50Kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。其中方式 0是 8位同步通信方式，用于串 /并或并 /串轉(zhuǎn)換中，常用的串 /并轉(zhuǎn)換芯片有 74LS164和并 /串轉(zhuǎn)換芯片 74LS165等。 其引腳定義如下： ? A：同步串行數(shù)據(jù)輸入端 ? B：同步串行數(shù)據(jù)輸入端 ? Q0～ Q7： 8位并行數(shù)據(jù)輸出端 ? CK：時(shí)鐘脈沖輸入端 ? CLR：數(shù)據(jù)清除端 (清除輸出數(shù)據(jù)，通常用在移位完成時(shí) ) ? GND：接地端 ? VCC：電源端 串行口工作方式 ? 74LS165 是一個(gè)雙列直插式 8位并入 /串出移位寄存器 ，其引腳如下圖所示。 解： 原理圖如下圖，采用單片機(jī)的串行口輸出字形碼，用74LS164和 74LS138作為擴(kuò)展芯片。 74LS138是一個(gè) 3線 8線譯碼器，它將單片機(jī)輸出的地址信號(hào)譯碼后動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的 LED。將 4只LED的字段位都連在一起，它們的公共端則由 74LS138分時(shí)選通，這樣任何一個(gè)時(shí)刻，都只有一位 LED在點(diǎn)亮，也即動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，其優(yōu)點(diǎn)使用串行口進(jìn)行 LED通信程序編寫相當(dāng)簡(jiǎn)單，用戶只需將需顯示的數(shù)據(jù)直接送串口發(fā)送緩沖器，等待串行中斷即可。在本例中冒號(hào)就不顯示出來了，分別用 20H、 21H、 22H、 23H地址存放時(shí)間的時(shí)鐘的十位、時(shí)鐘的個(gè)位、分鐘的十位、分鐘的個(gè)位。 UART串行擴(kuò)展應(yīng)用實(shí)例 DISPLAY： CLR ；顯示 LED1 CLR LCALL DISP LCALL DELAY1 SETB ；顯示 LED2 LCALL DISP LCALL DELAY1 SETB ；顯示 LED3 CLR LCALL DISP LCALL DELAY1 SETB ；顯示 LED4 SETB LCALL DISP LCALL DELAY1 RET 參考程序 : UART串行擴(kuò)展應(yīng)用實(shí)例